15.6: Güçlü Asit ve Baz Çözeltileri

Güçlü asit, sulu bir çözelti içinde tamamen ayrışan ve başlangıçtaki asit konsantrasyonuna eşit bir konsantrasyonda hidronyum iyonları üreten bir bileşiktir. Örneğin, 0,20 M hidrobromik asit suda tamamen ayrışacak ve 0,20 M hidronyum iyonu ve 0,20 M bromür iyonu üretecektir.

Öte yandan, güçlü bir baz, sulu bir çözelti içinde tamamen ayrışan ve hidroksit iyonları üreten bir bileşiktir. Örneğin, bir grup 1 metal hidroksit olan 0,015 M KOH, tamamen ayrışacak ve 0,015 M OH^- ve 0,015 M K⁺ üretecektir.

Baryum hidroksit [Ba(OH)₂] ve stronsiyum hidroksit [Sr(OH)₂] gibi Grup 2 metal hidroksitler de güçlü bazlardır ve iki hidroksit iyonuna sahiptir. Bu, aynı konsantrasyonda NaOH veya KOH ile karşılaştırıldığında daha bazik bir çözelti üretmelerine neden olur. Örneğin, 0,015 M Ba(OH)₂  , 0,015 M Ba⁺  ve 0,030 M hidroksit üretir.

Güçlü asitler ve bazlar tamamen ayrıştıkça, molar oranlar, hidronyum ve hidroksit konsantrasyonlarını belirlemek için kullanılabilir ve bu da bir çözeltinin pH’sını veya pOH'sını hesaplamak için kullanılabilir. Örneğin, 0,030 M HCl çözeltisi, 0,03 M hidronyum iyonu üretecektir. Bu nedenle, bu çözeltinin pH'sı aşağıdaki gibi olacaktır.

Aynı çözeltinin pOH’sı, aşağıdaki formül kullanılarak belirlenebilir

Çözeltinin pH’sı 1,52 olduğu için, onun pOH’sı aşağıdaki gibi hesaplabilir

Benzer şekilde, denklemi kullanarak bir çözeltinin pOH'sını belirlemek için güçlü bazlar tarafından üretilen hidroksit iyonlarının konsantrasyonu kullanılabilir.

Yukarıdaki denklem, pOH bilindiğinde hidroksit iyon konsantrasyonunu belirlemek için de kullanılabilir. Örneğin, bir çözeltinin pOH'sı 3,00 ise,

Her iki tarafında −1 ile çarpılması aşağıdakini verir

Şimdi, her iki tarafın anti logaritması alınır

Böylece, 3 pOH’ya sahip çözeltinin hidronyum iyon konsantrasyonu 1,0× 10⁻³ M’dir. pH'sı biliniyorsa, bir çözeltinin hidronyum iyon konsantrasyonunu belirlemek için benzer bir yöntem kullanılabilir.

Kuvvetli asitler suda tamamen ayrışır. Örneğin, nitrik asit tamamen hidronyum iyonlarına ve nitrat iyonlarına ayrışır. Suyun kendiliğinden iyonlaşmasından üretilen hidronyum iyonları ihmal edilebilir düzeyde olduğundan, sudaki hidronyum iyonlarının konsantrasyonu, güçlü asit konsantrasyonuna eşittir.

Bu çözeltilerin pH değeri, kuvvetli asidin başlangıç konsantrasyonu kullanılarak belirlenebilir. Örneğin, 0, 10 molar HCl çözeltisinde, HCl, hidronyum iyonlarına ve klorür iyonlarına tamamen ayrışacaktır ve bu nedenle çözeltinin hidronyum iyonu konsantrasyonu da 0, 10 molar olacaktır. Bu konsantrasyonun negatif logaritmasını alındığında, çözeltinin pH değeri bir olarak hesaplanacaktır.

Tersine, bir çözeltinin pH'ı bir çözeltinin hidronyum iyon konsantrasyonunu belirlemek için kullanılabilir. Örneğin, pH değeri 3, 60 olan bir çözelti için hidronyum iyon konsantrasyonu, 3, 60, hidronyum iyon konsantrasyonunun negatif loguna eşit olduğu denklemi çözülerek belirlenebilir. Konsantrasyonu çözmek için, her iki tarafı da eksi bir ile çarpın ve ardından her iki tarafın antilogunu alın.

Hidronyum iyon konsantrasyonu 2, 5×10⁻⁴ molara eşittir. Sodyum hidroksit ve potasyum hidroksit gibi birinci grup metal hidroksitler olan güçlü bazlar, tamamen çözelti içinde ayrışır. Örneğin 0, 20 molar sodyum hidroksit tamamen suda çözünür ve 0, 20 molar sodyum iyonu ve 0, 20 molar hidroksit iyonu üretir.

Bununla birlikte, baryum hidroksit ve kalsiyum hidroksit gibi grup iki metal hidroksit, her bir baz molü için iki mol hidroksit iyonu üretir. Örneğin, 0, 020 molar kalsiyum hidroksit suda tamamen ayrışacak ve 0, 020 molar kalsiyum iyonu 0, 040 molar hidroksit iyonu üretecektir. Sodyum oksit ve kalsiyum oksit gibi iyonik metal oksitler de güçlü bazlardır.

Oksit iyonları su ile reaksiyona girer ve hidroksit iyonları üretir. Hidroksit iyonlarının konsantrasyonu, çözeltinin bir pOH ve pH'ını hesaplamak için kullanılabilir. Örneğin, bir 5×10⁻⁵ molar potasyum hidroksit çözeltisi, güçlü baz olarak eşit miktarda hidroksit iyonuna sahiptir ve bu nedenle, 4, 30'luk bir pOH'ye sahiptir.

PH gibi, çözeltinin bir pOH'si de denklemi çözerek hidroksit iyon konsantrasyonunu belirlemek için kullanılabilir:pOH, hidroksit iyon konsantrasyonunun negatif loguna eşittir. PH artı pOH 14'e eşit olduğundan ve pOH 4, 3 olduğundan, çözeltinin pH'ı 9, 7'dir.